鬧鐘、電腦、電視和微波爐上的機械式按鍵都是日常生活常見的設備操作界面。雖然這些按鍵對我們來說是那么的理所當然。然而，當它們損壞、脫落、卡住或無法工作時，無疑會使人懊惱。既然如此，用戶為何還要容忍機械式按鍵的種種缺陷？原因是是：人們不知道還有別的選擇。

   近年來，電容式觸摸傳感技術已足夠成熟，可靠性和耐用性都比以前更高，而且使用感覺比機械式按鍵更好。觸摸按鈕已在各種應用中廣獲采用，從家用電器、消費電子產品、工業設備，到醫療設備都可看見它的蹤影。隨著世界各地的人們(以及許多設備廠家)對這種操作界面的舒適體驗越來越深，對其可靠性的信心越來越足，這種技術也在不斷地完善。這種舒適性之所以得到提高，其實是源于電容式觸摸傳感技術的進步，它減少過去產品設計人員所面對的技術難題，并可滿足新的市場需求：

* 電容式觸摸界面設計的復雜性 – 從一個知根知底的解決方案轉向某種未經證實，至少是未在你的產品、市場領域或具體設計中獲證實的方案是有風險的。過去常用的純機械方案容易掌握，不涉及電氣設計，基本上是一種上手就可用的方案。雖說如果我們沒有“第一個吃螃蟹”的精神，最終的效果顯然就不會出彩。但試想一下，若設計一個電容式觸摸界面的過程并不如吃螃蟹般那么痛苦費時，大概就會有很多人愿意嘗試了。再進一步去想，假若調試、傳感器布局，以及代碼編寫等設計工作能在短短一周內完成，設計人員應該會十分樂意采用電容式觸摸技術。現在，通過經大幅改進觸摸軟件工具、傳感器布局工具，以及豐富的產品資源 (包括面向特定應用的產品和完整的代碼庫)，設計人員就能在一周之內從頭到尾完成一個用戶界面設計。

* 缺乏對用戶界面的興趣– 通常，設計人員的重點都放在產品的核心功能，即機殼內的東西或產品的心臟之上。雖然核心功能的確絕對重要，但不可否認，用戶如何與產品交互也會影響其對產品的感受。這樣的例子比比皆是， 如iPod的點擊式轉盤 (click-wheel)，以及幾乎所有新型智能手機的觸摸屏。這些都是電容式感應用戶界面的例子。用戶界面的設計對新產品的成敗影響越來越大，而電容式感應技術使產品操作界面順暢輕松，使產品使用起來更加自然、直觀和有趣。

* 缺少觸覺反饋 – 萬物都遵守牛頓的三大定律：

1. 運動物體會保持其運動狀態，直至有外力作用;

2. 物體受力大小等于物體質量乘以加速度 (F = ma);

3. 有作用力就有大小相同、但方向相反的反作用力。

因此，當我們按上某個東西卻感覺不到來自它的任何響應(反作用力)，就會覺得不自然。我們過去習慣了機械按鈕的工作方式，因而接受了當按鈕一動，就有了觸碰的感覺。所以當面對電容式感應時便會問，我怎么知道我按下了“按鈕”？這是目前人們對電容式感應技術最常抱怨的。當我按下機頂盒上優雅圓滑的操作面板來播放電影時，我注意到機頂盒開始工作了。但我怎么知道它接受了我的請求？過去曾采用LED亮燈或發聲的方法，但若用戶需要有“按壓”的感覺又該如何？觸覺技術可以讓我們“感覺”到電容感應事件，而且還有可能提供各種不同的觸覺，且可從觸覺效果庫中選擇你所需的一種適合的效果。

* 產品差異化需求不強 – 消費電子是變化最快的產業之一，競爭與日劇增，因此，廠家一直都在不斷尋求能使其產品有別于競爭產品的途徑；總想搞點什么不同的東西來顯露自己。采用電容式感應技術就是一大途徑：

o 圓滑時尚的設計 – 沒人喜歡外觀笨拙的設備按鈕。比如說，微波爐、電視或機頂盒上的按鈕。想象一下，這些電器設備都有完全光滑的外型，在你不需使用時你甚至看不到按鈕，而是只有光滑，反光的玻璃或黑色表面。而當你想要調節爐溫，開大電視音量，或暫停節目時，操作按鈕會變魔術似地出現。這種效果可通過電容式接近傳感器和電容感應按鈕、滑塊式控制鈕(slider)或轉盤來實現。這不僅僅是實現操作界面差異化的手段，而且是實現整個產品差異化的手段。

o 多功能傳感器 – 機械按鈕所表達的是一種徹頭徹尾的二元效果，即按鈕要么被按下，要么沒被按下。如果能在你手指只放到按鈕上(但并沒有按下去)就可啟動某一功能，而在實際按下時又可啟動另一功能，這豈不更好?這樣，若結合采用機械和電容按鈕，就能在相同的板卡空間內讓一個按鈕實際上變成兩個按鈕。

o 定制化的感覺 – 若想依據用戶觸及的是按鍵、滑動式控制鈕，還是轉盤，而給予用戶不同的反饋，這是否可行？如對第一個按鈕，不要求反饋，對第二個，給一個輕度的1秒響應，對第三個，給一個中度的5秒響應，對最后一個，給一個強度的15秒響應。 若用機械開關，就不可能根據所按下的按鈕作出不同的響應。而若用一個驅動電容感應和控制馬達的MCU，就有眾多種觸感效果可用，而且可為不同的按鈕設置完全不同的反饋效果。

o 節能 – 隨著“綠色運動”的到來，人人都在努力降低功耗，都在努力提高電子設備的效率，以延長電池壽命，而且還不能犧牲其功能性。如無線鼠標，當不使用它時，它需要進入睡眠模式來省電。而當要用它時，你又想不需晃動就能喚醒它。這是電容式接近感應技術改變市場法則的一個很好的例子。當你的手靠近一個具有處于睡眠模式的電容式接近感應鼠標時，這個鼠標就能感測到靠近的手并從睡眠中蘇醒，這樣當你真正拿到鼠標時，它已準備就緒任你使喚了。增加電容式接近感應器不但可節電，而且還可改進標準設計的功能性。

* 機械式人機界面的缺點 – 如前所述，機械按鈕有缺點。按定義，機械按鈕得有移動部件和間隙，因此，難免會磨損。RIM公司黑莓手機最常見的故障就是軌跡球(trackball)。小孩將果汁和小吃灑在汽車中控臺上，電動車窗就可能再也動不了。車庫的室外開門按鈕會因雨淋而銹蝕。而所有這些問題都可用電容感應按鈕來解決，因為這種按鈕沒有移動部件，也沒有空氣間隙，因而是防水的。

    有了這些新解決方案，就能降低從古老的機械按鈕轉向更現代的電容按鈕的風險；而有了所有這些實現產品差異化的新手段，設計人員會想搞出什么更多的新花樣呢？愛特梅爾公司也在問同樣的問題，因為它擁有一流的微控制器來驅動這種觸摸感應技術。愛特梅爾的接近感應技術的感應距離大于6英寸，有超過100種以標準庫格式提供的觸覺效果供選擇，而且借助Atmel的QTouch Studio軟件工具能夠方便地進行設計。

    為何軟件如此重要？由于許多設計人員還不熟悉觸摸技術，他們得依賴廠家的軟件開發工具來完成設計和滿足設備需求。設計人員希望有易用、可靠的軟件，以及靈活的構件模塊，以便利用它們來評測和開發自己的觸摸應用。這些構件模塊主要由一個觸摸傳感設備和實現高質量用戶界面所必須的一些算法構成。目前，最強大和靈活的構件模塊都采用通用微控制器來實現；這些微控制器能夠運行實現用戶界面功能和其它系統功能的軟件。而開發這些軟件的工具顯然是產品的設計效率和成敗的關鍵。

    軟件設計人員的任務就是在軟件中定義用戶界面的行為，并讓其微控制器來執行。觸摸功能是通過微控制器的感應來實現；這些感應包含各種觸摸通道并處理電容數據，進而確定是否有手指存在，是否有觸摸事件發生，和(或)是否有手指在觸摸界面(如滑塊式控制鈕、轉盤、觸摸板和觸摸屏)上運動等。軟件開發工具是設計人員的生命線，他們不僅要依賴它來實現設計功能，而且要利用它來確保質量和可靠性。開發工具有如下一些功能可讓設計人員實現這些目標：

1. 直觀的軟件生成功能：軟件庫支持觸摸功能和其它功能代碼的自動生成

2. 微調功能：自動微調傳感器

3. 調試功能：Quality Analyzer工具可為設計人員提供有關性能的信息，如信噪比、電容量、噪聲和參考電平，以及漂移。Validation Wizard工具識別邊緣性和提供有關如何解決問題的具體反饋信息。

    設計人員能否在最短時間內設計出最好的產品，在很大程度上取決于所用開發工具能否很好地支持所需實現的功能。目前可用的一個簡單易用的開發工具典范是愛特梅爾公司的 QTouch Studio 4.3(參見圖1)。

    QTouch Studio 4.3目前已經開始供應，它包括一個質量分析工具Touch Quality Analyzer，一個驗證工具Touch Validation Wizard，自動選擇微調參數，圖形化實時微調，數據記錄，初始化軟件自動生成，以及其它許多能使設計人員更輕松地將觸摸功能集成到微控制器設計中的搶眼的功能。

    這些觸摸設計的進步將能夠加速觸摸界面在許多領域的應用，并在改變人們對人機界面的觀念。

圖1：QTouch Studio 4.3可讓設計人員輕松實現各種應用中的觸摸按鈕，滑塊式控制鈕和轉盤。